[發明專利]一種編碼器實時讀出電路

在審

• 申請號: 201610733863.9
• 申請日: 2016-08-28
• 公開（公告）號: CN107797950A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 趙儉
• 申請（專利權）人: 趙儉
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/40;G06F13/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種編碼器實時讀出電路，適用于通信領域。

背景技術

編碼器是將信號或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的編碼。從而檢測機械運動的速度、位置、角度、距離或計數。除了運用在機械外，許多的馬達控制如伺服馬達均需配備編碼器以供馬達控制器作為換相。光電編碼器是通過光電轉換將輸出軸上的幾何位移量轉換為脈沖或數字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測出若干脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數就能反映當前電動機的轉速。

近年來，光電編碼器作為一種高精度的測角、測速傳感器，已在光電經緯儀、數控機床、工業、生物科學等自動化測量和控制領域廣泛應用。光電編碼器在現代電機控制系統中常用于檢測轉子的位置與速度，是通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的高精度角位置測量傳感器。目前對編碼器的使用大都是將編碼器數據直接輸人計算機進行處理，顯示。這種方法實現起來雖然簡單，但應用起來相對麻煩，在任何時候都需要將數據傳輸到計算機，增加了額外成本，移植也較困難。

隨著研究室小批量軍工生產的開展，需要批量采購編碼器等外協器件。為方便檢驗采購的編碼器，保障生產任務的按時完成，設計一個編碼器的實時讀出電路板是必要的。另外，它也可以安裝在需要編碼器實時讀出角度值的平臺之上。

發明內容

本發明提供一種編碼器實時讀出電路，電路結構緊湊，體積小，工作穩定，適應性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干擾性和可靠性，能夠獲得穩定的角度值輸出。

本發明所采用的技術方案是。

編碼器實時讀出電路由電壓轉換電路、spartan6主串模式配置電路、差分信號轉普通信號電路、LCD1602配置電路和串口通信配置電路組成。

所述電壓轉換電路采用Xilinx公司的spartan6系列的XC6SLX9作為控制器，用50 M的晶振CRYSTAL為其提供時鐘信號。spartan6系列的FPGA為Xilinx公司新推出的有批量應用、最低成本的FPGA器件，采用45nm低功耗銅工藝，在成本、性能和功耗上達到最好的平衡。因為XC6SLX9-TQG144需要用到3.3 V和1.2 V供電，要用降壓變換器將5V電壓轉換至所需電壓，所以用到了LT1764EQ和LT1764EQ3.3降壓芯片。

所述spartan6主串模式配置電路中， FPGA是基于SRAM工藝的，所以掉電后，FPGA恢復為白片，內部邏輯消失，這使得我們電路板的應用受到很大限制。為了使FPGA能反復使用，需要為FPGA配置一個片外存儲器以保存程序，本電路板采用了一個XCF04S的PROM以主串模式對FPGA進行配置。

所述差分信號轉普通信號電路采用的增量式編碼器是BEI-IDEACOD公司的CHOS系列。它的輸出采用差分輸出方式，所以電路板中加了一個DS26LV32ATM的差分信號轉普通信號的芯片，轉換后的信號為3.3 V輸出，可直接接到FPGA的管腳上，其中差分對A+ ,A-對應BM2_ DATAO，差分對B+，B-對應BM2_DATAl，差分對Z+,Z-對應BM2_DATA2。

所述LCD1602配置電路所采用的增量式編碼器的A,B兩相在編碼器旋轉一周都會輸出8192種方波脈沖；而絕對值編碼器都是輸出13位數據，所以編碼器旋轉一周也會輸8192種狀態，因此所采用的編碼器在旋轉一周中均對應8192種狀態。算上小數點，在加上十位、百位，所以角度值最多占14位，所以電路設計中采用了一行16字符的液晶顯示模塊足夠滿足角度值顯示需要。電路設計中采用常用的為3.3 V供電的1602液晶模塊。1602液晶模塊內部集成了字符發生存儲器(CGROM)，它內部存儲了160個不同的點陣字符圖形。由于采用3.3 V供電，可直接與FPGA相連。

所述串口通信配置電路加了一個串口模塊，因為PC機的串口電平值為+12～12 V，而FPGA的電平為0～+3.3 V。硬件電路設計過程中必須用電平轉換芯片進行兩者電平間的轉換。電路板上用了一個MAX3232CSE轉換芯片。

本發明的有益效果是：電路結構緊湊，體積小，工作穩定，適應性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干擾性和可靠性，能夠獲得穩定的角度值輸出。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的電壓轉換電路。